JP2001257523A - 基地局アンテナ装置 - Google Patents

基地局アンテナ装置

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JP2001257523A
JP2001257523A JP2000067906A JP2000067906A JP2001257523A JP 2001257523 A JP2001257523 A JP 2001257523A JP 2000067906 A JP2000067906 A JP 2000067906A JP 2000067906 A JP2000067906 A JP 2000067906A JP 2001257523 A JP2001257523 A JP 2001257523A
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Japan
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antenna
base station
antenna device
reflector
station antenna
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JP2000067906A
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Yuki Sugimoto
由紀 杉本
Yoshio Ebine
佳雄 恵比根
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NTT Docomo Inc
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NTT Docomo Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】サービスエリア以外には可及的に電波放射の少
ない、小型・軽量で低廉な基地局アンテナ装置を提供す
る。 【解決手段】地表に対して垂直に設置された1つのユニ
ポールアンテナと、その上部にこうもり傘状の反射器を
有するアンテナ装置を基地局アンテナ装置に備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は最近発展の著しい
公衆移動通信サービスにおける基地局アンテナ装置に関
し、特に基地局のサービスエリアが極めて小さいサービ
スエリアに無線信号を送受信するのに適した基地局アン
テナ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の公衆移動通信サービスでは各無線
基地局の支配するサービスエリアに無線信号を送受信す
る基地局アンテナ装置として、多種多様なタイプが実用
化されている。これらのアンテナの偏波はシステム規格
より、通常、垂直偏波が使用されているから、以下垂直
偏波用のアンテナについて説明する。基地局アンテナ装
置としては、例えば、1/4波長の放射素子と地板から
なるユニポールアンテナがある。地板が有限の長さの場
合、その影響で指向性は大きく変化する。
【0003】次に、複数のダイポールアンテナを一定間
隔で、かつアレー状に垂直に設置してアンテナ利得を向
上させたやや複雑なタイプのものがある。さらに、この
アンテナ装置を複数個垂直方向、あるいは水平方向に一
定間隔だけ離して設置し無指向性を高めたもの、あるい
は、アンテナ利得の向上や、ダイバーシチ特性を持たせ
た複雑なタイプのもの等も実用化されている。これらの
アンテナでは場合により、アンテナの励振素子の近くに
反射器が設置されている場合がある。それはアンテナか
ら放射される電波の方向を特定の方向、例えば120度
セクタの部分に限って強く放射させるためである。従っ
て、アンテナの有する利得は特定の方向に対し向上す
る。
【0004】しかしながら、これらのアンテナと反射器
との関係は、アンテナとは地上高に対し、相対的に同等
の高さ、すなわち、アンテナの側面に設置されている。
この目的は電波の放射方向である水平方向のうち、一部
の方角、例えば120度セクタの部分に対し強度を高め
るためである。また、1つのユニポールアンテナ、ある
いはホイップアンテナのような単純な励振素子の場合
は、前者は反射器なしの無指向性アンテナとして用いら
れ、後者はアンテナ下部に地線が設置されているが、こ
れは反射器ではなく、1つのユニポールアンテナとして
動作させるためであり、その結果、電波の放射方向は水
平方向に向いて、無指向性アンテナとして動作する方法
が採用されてきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、移動通
信、とりわけ公衆移動通信サービスの発展にともない、
加入者収容数の増大をはかり、また周波数有効利用の向
上のため、1つの基地局のサービスエリアが極めて小さ
い基地局のアンテナとして上記のユニポールアンテナや
パラボラアンテナを用いる場合、ユニポールアンテナは
地板が大きくなることと、主ビームの垂直方向への制御
ができないという欠点がある。そのため、基地局に使用
されるアンテナとしては基地局のサービスエリアの縮小
に適合する電波放射特性を有するアンテナが要求される
ようになった。すなわち、 ・1つの無線基地局の支配するサービスエリア内には効
果的に電波を放射できる。 ・一方、サービスエリア以外には、可及的に電波放射の
少ない放射特性を有すること。 ・システムに多数の無線基地局が必要となるので、可及
的に低廉であること。・保守・点検が容易であること。 等である。
【0006】上記の条件を満たすためのアンテナ特性条
件は以下のようになる。 ・アンテナから放射される電波の指向性が下方に向いて
いること。特に従来のチルト技術では得られない程度の
大きな角度でも容易に下方に向けることが可能であるこ
と。 ・1個のアンテナでは利得等のシステム要求条件を満た
さない場合は複数個のアンテナが使用可能であること。 ・製作コストが可及的に低廉であること。 ・軽量、小型であること。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、製作の容易で低廉である1つのユニポールアンテナ
を地表に対して垂直に設置し、これに、従来の技術では
アンテナ励振素子の側面に設置されていた反射器をユニ
ポールアンテナ上部にこうもり傘状に設置することにし
た(以下、1つのユニポールアンテナとこうもり傘状反
射器とを含めてアンテナ単体と称する。)。この結果、
従来のチルト技術では得られない程度の大きな角度で
も、容易に電波の放射方向を大きく下方に向けることが
可能となった。
【0008】また、上記のアンテナ単体を複数個垂直方
向に設置することでアンテナ総合の利得の向上を可能と
した。上記のこうもり傘状反射器の大きさ半径が4分の
1波長程度であり、小型化が可能となった。さらに、こ
の反射器は球面状の金属板の外、同様な形状の網面で構
成してもよく、さらに簡易化のため、こうもり傘状であ
る放射状の針金で構成しても同等の効果を得ることが可
能となる。この結果、こうもり傘状反射器を含めたアン
テナ単体の製作コストは従来の同等な特性を備えたアン
テナと比較して低廉とすることが可能となった。
【0009】さらに、上記のアンテナの励振素子は必ず
しもユニポールアンテナに限定する必要はない。すなわ
ちユニポールアンテナと同様の電気的特性を有するアン
テナであれば、その上部にこうもり傘状の反射器を設置
することにより、同様の電気的特性を持たせることが可
能となる。また、実際の使用では上記のアンテナ単体を
支柱に複数個垂直方向に取付けられて設置される。この
場合、耐候性と耐衝撃性等を高めるため、上記の各アン
テナ単体全体を球状、あるいは楕円状のレドームで覆う
場合が多い。また、都市内等に設置されるアンテナ装置
は美観のために照明等が付属される場合も考えられる。
このようなときでも、保守・点検を容易にするために、
各アンテナ単体への給電回路ならびに照明等の配線はそ
の支柱内に収容し、アンテナ装置と給電回路及び支柱等
はコネクタを用いて取り外し可能とした。
【0010】本発明は上記構成を備えることにより、ア
ンテナ装置に対する要求を満たすことが可能となった。
【0011】
【発明の実施の形態】図1にこの発明のアンテナ単体1
の基本的な実施例を示す。図において、アンテナ単体1
で受信された受信電波が左上の給電線4に到来する。あ
るいは、給電線4よりアンテナ単体1へ送信電波が印加
される。以下、アンテナ単体から電波が送信される場合
を説明するが受信も同様である。アンテナ単体1の励振
素子は1つのユニポールアンテナ2で形成されており、
その上部に反射器3としてこうもり傘状に球面の一部等
を有する金属板が設置されている。この場合、反射器3
の大きさが大きくなるほどアンテナの主指向性を下部に
向けることが可能となる。
【0012】実測(シュミレーション)の結果を図2に
示す。図2では、測定周波数を2GHz(以下同じ)とし
た場合の垂直面(E面)内指向特性が描かれている。こ
の場合、反射器は直径が150mmの球の上部の一部を用
いて、開口部の直径が106mmとした。図3は図1のア
ンテナ単体1を2個垂直に、アレー状に設置した場合の
アンテナ装置を示している。各アンテナ単体1は図3の
左方の支柱5に保持されており、各アンテナ単体へは分
岐盤よりそれぞれ給電される。上下のアンテナ間隔は1
50mm(1波長)とした。
【0013】実測(シュミレーション)の結果を図4に
示す。図2と比較することにより、上部への漏洩が減少
し、下方へシャープな垂直面(E面)内指向特性を呈し
ていることがわかる。次に、図3に示したアンテナ単体
を2個垂直に、アレー状に設置した各アンテナ単体の有
する反射器の大きさを大きくした場合の特性を図5、及
び図6に示す。
【0014】図5は反射器3の大きさは直径が300mm
の球の上部の一部を使用し、開口部の直径が212mmの
場合を示し、また図6は同一形状の球面を用い、開口部
の直径が260mmの場合を示している。開口部直径の大
きさの影響が図5、及び図6に現れており、上記図2,
4で示した例以上に大きく下方へ主ビームが向けられ、
シャープな垂直面(E面)内指向特性を呈していること
がわかる。
【0015】以上の説明はこの発明に金属板状の反射器
に適用した場合であったが、反射器は必ずしも板状であ
る必要はない。図7は反射器3として金属製網3−1を
用いた場合である例を示す。図8は反射器3としてユニ
ポールアンテナ2の基底部から放射状に伸びた針金(地
線)3−2を用いただけの簡易なアンテナの実施例であ
る。図8では4本の針金を示しているが上部への電波の
漏洩を防ぐためには針金の本数を増加させれば良い。
【0016】以上説明した各アンテナ装置の耐候性や衝
撃性を高めるため、アンテナの励振素子部分、あるい
は、アンテナ単体全体を誘電体カバー(レドーム)で覆
う場合がある。図9は図1で示したアンテナ単体1の
内、励振素子部分であるユニポールアンテナ2をレドー
ム7で覆った実施例であり、図10は図1に示したアン
テナ単体1の全体をレドーム7で覆った実施例である。
図11は図1に示したアンテナ単体1を3個垂直にアレ
ー状に設置し、実用のシステムに使用される状態を示し
ている。各アンテナ単体の相互距離は1波長程度であ
る。各アンテナ単体は支柱5に取付けられ、その支柱内
に上記アンテナ装置に対する給電回路並びに照明等の配
線が設置されている。
【0017】アンテナ装置の美観を高めるためにユニポ
ールアンテナの先端でも照明器具が設置可能なように照
明等の配線がなされる場合がある。そのためには、ユニ
ポールアンテナの励振素子を構成する金属柱を円筒形に
して、その内部に照明等の配線を収容する方法が採用さ
れる。図12は図9示すユニポールアンテナ2の先端に
光ファイバを通してライトを付けた場合を示している。
また、各アンテナ単体は通常レドームで覆われているこ
とになるが、図では記載を省略している。なお、レドー
ムは必要に応じて周囲に調和する着色を施すことが可能
である。
【0018】また、ユニポールアンテナの例として同様
の電気的特性を有するホイップアンテナも用いることが
でき、そのアンテナの上部にこうもり傘状の球面の一部
等を有する金属板、あるいは同様の形状を有する金属網
を設置して上記実施例と同様な電気的特性が実現可能で
ある。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の基地局
アンテナ装置によれば、無線基地局のサービスエリアの
縮小にともないニーズが発生している基地局からの電波
の放射方向をサービスエリアだけに限定するため、アン
テナの主ビーム方向を下方に向け、サービスエリア以外
への電波漏洩を可及的に減少させることが可能となっ
た。すなわち、製作の容易で低廉な1つのユニポールア
ンテナを用い、これに、従来の技術ではアンテナ励振素
子の側面に設置されていた反射器をアンテナ上部にこう
もり傘状に設置することにした結果、従来のチルト技術
では得られない程度の大きな角度でも、容易に電波の放
射方向を大きく下方に向けることが可能となった。ま
た、上記のアンテナ単体を複数個垂直に設置することで
アンテナ総合の利得の向上を可能とした。
【0020】上記のこうもり傘状反射器の大きさは開口
部の半径が2分の1波長程度であり、小型化が可能とな
った。さらに、この反射器は球面の金属板の外、同様の
網面状でも良く、さらに簡易化のため、こうもり傘状の
放射状の針金でも同等の効果を得ることが可能となる。
この結果、こうもり傘状反射器を含めたアンテナ単体の
製作コストは従来の同等の特性を有するアンテナと比較
して低廉とすることが可能となった。
【0021】さらに、支柱内に上記アンテナ装置に対す
る給電回路の外、照明等の配線が設置可能とされている
から、都市の美観を損なうことのない基地局アンテナ装
置を構築することが可能となる。従って、この発明は上
記記載の顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を適用したアンテナ装置の基本例を示
す斜視図。
【図2】図1のアンテナ装置の有する電気的特性の測定
例を示す図。
【図3】図1のアンテナ装置を2個垂直方向にアレー状
に配置した例を示す斜視図。
【図4】図3のアンテナ装置の有する電気的特性の測定
例を示す図。
【図5】図3のアンテナ装置の反射器の形状を変えた時
の電気的特性の測定例を示す図。
【図6】図3のアンテナ装置の反射器の形状を変えた時
の電気的特性の他の測定例を示す図。
【図7】この発明を適用したアンテナ装置の他の実施例
を示す斜視図。
【図8】この発明を適用したアンテナ装置の図7の実施
例とは異なる実施例を示す斜視図。
【図9】図1のアンテナ装置の一部をレドームにより覆
った実施例を示す斜視図。
【図10】図1のアンテナ装置の全部をレドームにより
覆った実施例を示す斜視図。
【図11】図1のアンテナ装置を3個垂直にアレー状に
設置した例を示す斜視図。
【図12】図9に示すアンテナ装置の先端に光ファイバ
を通してライトを設置した例を示す斜視図。
【符号の説明】
1 アンテナ単体 2 ユニポールアンテナ 3 反射器 4 給電線 5 支柱 7 レドーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01Q 21/08 H01Q 21/08 H04B 7/155 H04B 7/155 Fターム(参考) 5J020 AA03 BA08 BC08 CA04 DA03 DA04 5J021 AA01 AA02 AA03 AA04 AA05 AA07 AA11 AB02 BA01 CA06 GA01 GA05 GA08 HA05 JA07 5J046 AB05 AB06 RA01 TA02 5J047 AB05 BB14 5K072 AA19 AA22 BB13 BB25 DD16 GG03 GG19

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地表に対して垂直に設置された1つのユニ
    ポールアンテナと、その上部にこうもり傘状の反射器を
    有するアンテナ装置を備えたことを特徴とする基地局ア
    ンテナ装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の基地局アンテナ装置にお
    いて、 前記ユニポールアンテナをホイップアンテナとしたこと
    を特徴とする基地局アンテナ装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の基地局アンテナ
    装置において、 前記反射器が金属板、金属網あるいはこうもり傘状の針
    金で構成することを特徴とする基地局アンテナ装置。
  4. 【請求項4】請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基
    地局アンテナ装置において、 前記1つのユニポールアンテナが円筒状の誘電体カバー
    で覆われていることを特徴とする基地局アンテナ装置。
  5. 【請求項5】請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基
    地局アンテナ装置において、 前記アンテナと反射器が球状の誘電体カバーで覆われて
    いることを特徴とする基地局アンテナ装置。
  6. 【請求項6】請求項1乃至5のいずれか1項の記載の基
    地局アンテナ装置において、 前記アンテナ装置が支柱に取付けられ、その支柱内にア
    ンテナ装置に対する給電回路ならびに前記給電回路以外
    の配線が収納されていることを特徴とする基地局アンテ
    ナ装置。
  7. 【請求項7】請求項6に記載の基地局アンテナ装置にお
    いて、 前記アンテナ装置が複数個縦に配列されて支柱に取付け
    られていることを特徴とする基地局アンテナ装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006056536A1 (en) * 2004-11-23 2006-06-01 Alcatel Lucent Base station panel antenna with dual-polarized radiating elements and shaped reflector
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